本发明专利技术公开了一种软体液气相变仿生柔性抓手及制作方法，包括，本体，包括抓手主体、设置在抓手主体上的若干执行器；所述执行器包括形变部以及设置在形变部内的容纳腔，所述容纳腔内填充有填充物料，每个容纳腔填充内部均匀分布相变液滴的固态填料，通过激光等热载荷驱动下，可精准控制制定区域的液滴的气液相变，模拟多个指节的弯曲动作，从而随着体积变化控制手指的形变，实现快速驱动柔性抓手的大形变。
1、柔性执行器作为软体机器人核心动力部件，具备多自由度连续变形、高适应性和交互安全性等优异性能，柔性执行器在生物医学领域被广泛地应用。液气相变柔性执行器由柔性固体材料和低沸点有机溶剂组成。通过相变材料的液气及气液两相转换，控制结构变形行为。液气转换过程主要由温度和固体变形影响，温度逐渐升高，生成气体增多，柔性固体结构变形增大，气体膨胀驱动柔性结构大变形。利用热致液气相变中的气驱变形原理，该类执行器表现出与气动执行器一致的质量轻、输出力大、容易制造、大变形、大驱动力优异特性，与非接触式加热方法结合，可实现无缆气驱致动气动执行器以气体驱动，应用前景广阔。例如，在微创手术领域，软体气动执行器展现出卓越的灵活性，有效减少了患者的疼痛感，显著改善了临床效果，高效优化手术方案，提升手术的安全性水平。同时，软体气动执行器在工业自动化中发挥着重要的作用，对于提高工业生产水平和降低生产成本具有重要意义。
2、然而，基于热致液气相变的柔性结构在实际应用时，仍存在以下问题。一方面，由于热致液气相变材料的流动性，无法通过加热精准控制柔性结构的形变，另一方面，热能加热效率较低，造成柔性执行器驱动存在速度慢的缺点。研究人员尝试了不同方法来解决这一问题。通常采用辅助加热的方式，利用通电时产生的焦耳热作为动力源。然而，这种方式需要另外连接电源，从而降低了执行器的动力输出，限制了该材料在实际应用中的范围。
>1、本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。2、鉴于上述现有软体液气相变仿生柔性抓手及制作方法存在的问题，提出了本专利技术。
3、因此，本专利技术目的是提供一种软体液气相变仿生柔性抓手。
4、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种软体液气相变仿生柔性抓手，包括，本体，包括抓手主体、设置在抓手主体上的若干执行器；所述执行器包括形变部以及设置在形变部内的容纳腔，所述容纳腔内填充有填充物料。
5、作为本专利技术所述软体液气相变仿生柔性抓手的一种优选方案，其中：所述抓手主体包括底座以及设置在底座表面的不可伸缩膜层，所述底座上设置有若干与执行器表面形状匹配的伸出部，
6、其中，所述容纳腔上开设有开口，所述伸出部用于将开口密封，所述不可伸缩膜层选用丝绸。
7、作为本专利技术所述软体液气相变仿生柔性抓手的一种优选方案，其中：位于同一所述执行器上的若干容纳腔之间设置有隔断部，所述隔断部材料与执行器材料相同，且所述隔断部材料厚度设置范围为4.9mm-5.1mm之间，所述执行器呈圆周阵列设置，且后端共同连接到中央柱体上，
8、其中，所述执行器尺寸从靠近中央柱体一端向远离中央柱体一端逐渐增大，所述执行器远离中央柱体一端设置为外圆弧状，每个所述执行器内的容纳腔容积从靠近中央柱体一端向远离中央柱体一端逐渐增大。
9、作为本专利技术所述软体液气相变仿生柔性抓手的一种优选方案，其中：所述执行器材质为柔性材质，所述填充物料包括固态填料以及均匀分布在固态填料内银纳米粒子，所述固态填料内分布有若干相变液滴，所述相变液滴选用氟化液。
10、作为本专利技术所述软体液气相变仿生柔性抓手的一种优选方案，其中：所述底座与执行器之间涂设有粘连剂，所述粘连剂包括等离子体和水。
11、作为本专利技术还包括一种软体液气相变仿生柔性抓手制作方法，包括如下步骤，
12、将ecoflextm00-30液体分别充入至执行器和底座的制作模具内，并置于真空环境内静置；
13、将固态填料、银纳米粒子和相变液滴按照一定比例进行预混合，并加入至执行器预留的容纳腔102a内；
14、在执行器表面涂设粘连剂，并对接执行器和底座。
15、作为本专利技术所述软体液气相变仿生柔性抓手制作方法的一种优选方案，其中：所述执行器材料由ecoflextm00-30聚合物溶液和引发剂依照15:1比例进行混合；
16、并预先在25℃下进行固化。
17、作为本专利技术所述软体液气相变仿生柔性抓手制作方法的一种优选方案，其中：还包括如下步骤，
18、将氟化液加入ecoflex00-30预聚物中，并于搅拌速度为30r/min的条件下处理10min；
19、加入银纳米粒子并在搅拌速度为30r/min的条件下继续处理5～30min，形成用于驱动的复合材料。
20、作为本专利技术所述软体液气相变仿生柔性抓手制作方法的一种优选方案，其中：预先对模具在65℃的烘箱中进行光固化、热固化72小时，并用硅烷气体对表面进行处理。
21、本专利技术的有益效果：所提出的软体液气相变仿生柔性抓手，抓手本体上具有向外周伸出的多个手指，每个手指包括多个沿其伸出方向依次布置的形变部，每个形变部内部设有容纳腔，所述容纳腔内填充有固态填料，所述固态填料内分布有多个相变液滴。通过上述优化设计的软体液气相变仿生柔性抓手，结构设计合理，每个手指的多个形变部内分别设置容纳腔，并且每个容纳腔填充内部均匀分布相变液滴的固态填料，通过激光等热载荷驱动下，可精准控制制定区域的液滴的气液相变，模拟多个指节的弯曲动作，从而随着体积变化控制手指的形变，实现快速驱动柔性抓手的大形变。
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【技术保护点】
1.一种软体液气相变仿生柔性抓手，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的软体液气相变仿生柔性抓手，其特征在于：所述抓手主体(101)包括底座(101a)以及设置在底座(101a)表面的不可伸缩膜层(101b)，所述底座(101a)上设置有若干与执行器(102)表面形状匹配的伸出部(101c)，
3.如权利要求2所述的软体液气相变仿生柔性抓手，其特征在于：位于同一所述执行器(102)上的若干容纳腔(102a)之间设置有隔断部(102b)，所述隔断部(102b)材料与执行器(102)材料相同，且所述隔断部(102b)材料厚度设置范围为4.9mm-5.1mm之间，所述执行器(102)呈圆周阵列设置，且后端共同连接到中央柱体上，
4.如权利要求3所述的软体液气相变仿生柔性抓手，其特征在于：所述执行器(102)材质为柔性材质，所述填充物料(200)包括固态填料以及均匀分布在固态填料内银纳米粒子，所述固态填料内分布有若干相变液滴，所述相变液滴选用氟化液。
5.如权利要求4所述的软体液气相变仿生柔性抓手，其特征在于：所述底座(101a)与执行器(102)之间涂设有粘连剂(201)，所述粘连剂(201)包括等离子体和水。
6.一种软体液气相变仿生柔性抓手制作方法，其特征在于：包括，
7.如权利要求6所述的软体液气相变仿生柔性抓手制作方法，其特征在于：所述执行器(102)材料由EcoflexTM00-30聚合物溶液和引发剂依照15:1比例进行混合；
8.如权利要求6或7所述的软体液气相变仿生柔性抓手制作方法，其特征在于：还包括，
9.如权利要求8所述的软体液气相变仿生柔性抓手制作方法，其特征在于：预先对模具在65℃的烘箱中进行光固化、热固化72小时，并用硅烷气体对表面进行处理。
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【技术特征摘要】
1.一种软体液气相变仿生柔性抓手，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的软体液气相变仿生柔性抓手，其特征在于：所述抓手主体(101)包括底座(101a)以及设置在底座(101a)表面的不可伸缩膜层(101b)，所述底座(101a)上设置有若干与执行器(102)表面形状匹配的伸出部(101c)，
3.如权利要求2所述的软体液气相变仿生柔性抓手，其特征在于：位于同一所述执行器(102)上的若干容纳腔(102a)之间设置有隔断部(102b)，所述隔断部(102b)材料与执行器(102)材料相同，且所述隔断部(102b)材料厚度设置范围为4.9mm-5.1mm之间，所述执行器(102)呈圆周阵列设置，且后端共同连接到中央柱体上，
4.如权利要求3所述的软体液气相变仿生柔性抓手，其特征在于：所述执行器(102)材质为柔性材质，所述填充物料(200)包括...
【专利技术属性】
技术研发人员：曲健，张祎，李金健，杨浩，孙立宁，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：
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